CN111350127B - 自行走式桥梁检测小车 - Google Patents

自行走式桥梁检测小车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及桥梁检测设备技术领域，具体公开了一种自行走式桥梁检测小车，包括车体和数据采集装置，车体上设有工控机，车体上安装有两个行走轮组，每个行走轮组包括电机Ⅰ、电机Ⅱ、连板、滚珠丝杠副和卡爪座，电机Ⅰ固定安装于车体，电机Ⅰ的输出端与滚珠丝杠副的丝杆固定连接，滚珠丝杠副的螺母通过连板与电机Ⅱ固定连接，电机Ⅱ的输出端与卡爪座固定连接，卡爪座上设有连杆，连杆上设有用于抓住桥梁栏杆的竖杆的卡爪和压板，卡爪上设有压力传感器；数据采集装置将采集到的数据储存至工控机，工控机控制行走轮组移动。本发明中的卡爪和压板能够抓住桥梁栏杆的竖杆，以竖杆为行走面，实现车体沿桥梁长度方向的移动，从而实现对桥梁的检测。

Description

自行走式桥梁检测小车
技术领域
本发明涉及技术桥梁检测设备领域，具体公开了一种自行走式桥梁检测小车。
背景技术
对桥梁定期检测，有助于了解桥梁的使用状态，通过制定合理的维护方案有助于保障桥梁在使用年限内的安全性。目前，对桥梁的检测方法主要有脚手架、吊篮和桥梁检测车，通过搭建脚手架对桥梁进行检测的作业效率低，采用吊篮对桥梁进行检测时需要多组人员的配合，人工成本较高且存在较高的安全风险，因此，通过桥梁检测车对桥梁进行检测作业是较好选择。桥梁检测车分为车载式和自行走式，车载式桥梁检测车是载货车搭载伸缩检测机构，占用桥梁车道，存在阻碍交通的问题，自行走式桥梁检测车通常是利用行走轮在桥梁栏杆的横杆(扶手面)上行走，避免占用桥梁车道。但是，桥梁栏杆的横杆并不是平顺的，很多桥梁栏杆都设有立柱或将军柱，使得扶手面凹凸不平，自行走式桥梁检测车的行走轮难以跨越立柱或将军柱，桥梁检测作业遇到障碍。因此，需要一种新的能够以桥梁栏杆为行走基础的自行走式桥梁检测车。
发明内容
本发明意在提供一种自行走式桥梁检测小车，以解决如何在带有立柱的栏杆上平顺地行走的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：自行走式桥梁检测小车，包括车体和数据采集装置，所述车体上固定安装有工控机，车体的侧壁安装有两个行走轮组，每个行走轮组包括电机Ⅰ、电机Ⅱ、连板、滚珠丝杠副和卡爪座，其中一个行走轮组中的电机Ⅰ为正反转电机，所述电机Ⅰ固定安装于车体的侧壁，电机Ⅰ的输出端与滚珠丝杠副的丝杆固定连接，滚珠丝杠副的螺母与连板固定连接，连板远离螺母的一端与所述电机Ⅱ固定连接，电机Ⅱ的输出端与所述卡爪座的底面固定连接，卡爪座的周向侧壁设有连杆，连杆远离卡爪座的一端设有用于抓住桥梁栏杆的竖杆的卡爪，卡爪的内侧壁固定安装有压力传感器，连杆固定连接有支杆，支杆上设有电动伸缩杆Ⅰ，电动伸缩杆沿长度方向上的延长线穿过卡爪的圆心，电动伸缩杆Ⅰ的伸缩端固定连接有压板；所述车体固定连接有水平板，水平板的底面固定连接有安装杆，所述数据采集装置固定安装于安装杆的底端，数据采集装置将采集到的数据储存至所述工控机，工控机还控制行走轮组移动。
本基础方案的工作原理及有益效果在于：本方案中，两个行走轮组中的一个行走轮组的卡爪和压板抓住桥梁栏杆的竖杆，另一个行走轮组的卡爪和压板松开竖杆，该行走轮组中的电机Ⅰ驱动丝杆转动，螺母通过连板带动电机Ⅱ移动，从而使得卡爪座移动，该行走轮组中的卡爪离开竖杆并沿桥梁的长度方向移动至下一处竖杆处，工控机控制该行走轮组中的电机Ⅱ转动，使得该行走轮组中的卡爪抓住对应的竖杆，并由压板和卡爪抓紧竖杆，实现该行走轮组行走后再抓紧下一处的竖杆。工控机再控制前一个行走轮组按照上述方式移动并抓紧该行走轮组移动后所对应的竖杆，再利用工控机控制是步进电机的电机Ⅰ反方向转动，利用滚珠丝杠副则拉动车体移动，从而实现车体的移动。过程中，由卡爪上的压力传感器确定卡爪是否抓住竖杆，否则工控机则控制电机Ⅱ带动卡爪座转动，直至行走轮组的卡爪抓住竖杆后，再控制另一个行走轮组移动。像这样由工控机控制两个行走轮组的移动，则能够以桥梁栏杆的竖杆为行走面，实现车体沿桥梁长度方向平顺地移动，从而实现数据采集装置对桥梁底面的检测作业。
可选地，所述安装杆为电动伸缩杆Ⅱ，电动伸缩杆Ⅱ由所述工控机控制。
当安装杆为电动伸缩杆Ⅱ时，能够使得数据采集装置在竖直方向上移动，从而采集桥梁侧壁和底面的数据。
可选地，所述安装杆的底端固定连接有由工控机控制的电机Ⅲ，电机Ⅲ的输出端固定连接有安装板，所述数据采集装置固定安装于安装板上。
工控机控制电机Ⅲ带动安装板转动，从而带动数据采集装置转动，实现调节数据采集装置的安装角度，从而采集到更多的数据。
可选地，所述卡爪和压板的内侧壁固定连接有橡胶层，橡胶层覆盖所述压力传感器。
橡胶层与桥梁栏杆的竖杆之间的摩擦系数大于压板、卡爪与桥梁栏杆的竖杆之间的摩擦系数，即橡胶层能够加大检测小车与桥梁栏杆的竖杆之间的摩擦力。
可选地，所述橡胶层上一体成型有若干橡胶凸起。
橡胶凸起能够增大橡胶层与竖杆之间的接触面积，从而进一步增大检测小车与桥梁栏杆的竖杆之间的摩擦力。
可选地，所述卡爪与连杆一体成型。
相较于卡爪焊接在连杆上，卡爪与连杆一体成型更为牢固。
可选地，所述连杆的数量为三根，且三根连杆均匀分布于卡爪座的周向侧壁。
连杆的数量为三根，避免连杆数量较多时在移动过程中受到桥梁栏杆的竖杆的影响。
可选地，所述卡爪呈半圆弧形，卡爪远离连杆的一端一体成型有锁定板。
卡爪呈半圆弧形时，卡爪与竖杆的接触面积更大，而卡爪端部的锁定板能够配合卡爪、压板更好地抓住竖杆。
可选地，所述车体固定连接有横板，横板的下方设有若干支撑杆，每根支撑杆包括内杆与外杆，内杆竖向滑动连接于外杆的内部，外杆的内部设有竖向设置的减振弹簧，减振弹簧的顶端与外杆内部的顶壁相抵，减振弹簧的底端与内杆的顶端相抵；外杆的顶端与横板的底面固定连接，内杆的底端安装有滚轮。
横板下方设置的支撑杆能够支撑车体的重量，分担卡爪承担的车体的重量，从而使得车体的移动更为稳定。由于支撑杆包括内杆和外杆，且设计了减振弹簧，在桥面(桥梁栏杆外)不平整时，减轻车体的震动。
可选地，所述压板呈弧形。
压板呈弧形时，压板与桥梁栏杆的竖杆之间的接触面积加大，更有利于压板配合卡爪夹住竖杆。
附图说明
图1为本发明自行走式桥梁检测小车实施例一的结构示意图；
图2为图1中行走轮组的俯视图；
图3为本发明自行走式桥梁检测小车实施例二的结构示意图；
图4为图3中支撑杆的结构示意图；
图5为本发明自行走式桥梁检测小车实施例三的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：车体1、数据采集装置2、工控机3、电机Ⅰ4、电机Ⅱ5、连板6、丝杆7、螺母8、安装座9、卡爪座10、连杆11、卡爪12、锁定板13、支杆14、电动伸缩杆Ⅰ15、压板16、水平板17、安装杆18、电机Ⅲ19、安装板20、横板21、支撑杆22、外杆221、内杆222、减震弹簧23、滚轮24、遥控器25、局域网控制站26、监控中心27、竖杆28、桥梁纵向截面29。
实施例一
本实施例基本如图1和图2所示：自行走式桥梁检测小车，包括车体1和数据采集装置2，车体1上固定安装有工控机3，车体1的侧壁安装有两个行走轮组，两个行走轮组分别为行走轮组a和行走轮组b(图1中，行走轮组a位于上方，行走轮组b位于下方)，每个行走轮组包括电机Ⅰ4、电机Ⅱ5、连板6、滚珠丝杠副和卡爪座10，其中行走轮组b中的电机Ⅰ4为正反转电机。
电机Ⅰ4固定安装于车体1的侧壁，电机Ⅰ4的输出端与滚珠丝杠副的丝杆7固定连接，丝杆7远离电机Ⅰ4的一端同轴固定连接有轴承，车体1的侧壁固定安装有安装座9，轴承固定安装在安装座9上，从而使得丝杆7远离电机Ⅰ4的一端得到支撑。滚珠丝杠副的螺母8与连板6固定连接，连板6远离螺母8的一端与电机Ⅱ5固定连接，电机Ⅱ5的输出端与卡爪座10的底面固定连接。
卡爪座10的周向侧壁设有三根连杆11，三根连杆11均匀分布在卡爪座10的周向，连杆11远离卡爪座10的一端一体成型有用于抓住桥梁栏杆的竖杆28的卡爪12，本实施例中，卡爪12呈半圆弧形，卡爪12的内侧壁固定安装有压力传感器，卡爪12远离连杆11的一端一体成型有锁定板13，锁定板13沿卡爪12的切线方向设置。连杆11固定连接有支杆14，支杆14上固定连接有电动伸缩杆Ⅰ15，电动伸缩杆Ⅰ15沿长度方向上的延长线穿过卡爪12的圆心，电动伸缩杆Ⅰ15的伸缩端固定连接有压板16，压板16呈弧形，压板16与卡爪12的内侧壁固定连接有橡胶层，卡爪12上的橡胶层覆盖压力传感器，橡胶层上一体成型有若干橡胶凸起。
车体1的侧壁固定连接有水平板17，水平板17的底面固定连接有安装杆18，安装杆18为电动伸缩杆Ⅱ，安装杆18的底端固定连接有由工控机3控制的电机Ⅲ19，电机Ⅲ19的输出端固定连接有安装板20，数据采集装置2固定安装于安装板20上，数据采集装置2将采集到的数据储存至工控机3，工控机3还控制行走轮组移动。本实施例中，数据采集装置2是指以照相机或摄影机及传感器为主要部件能采集被检测对象的图片、视频、振动频率、应力、位移变化信息的采集装置。
具体实施过程如下：使用前，需要预先测定相邻两根竖杆28的竖向中心线之间的距离值，将该距离值输入工控机3中，使得行走轮组在工控机3的控制下，每次行走的距离为该距离值的倍数，行走的方向为垂直于桥梁纵向截面29的并沿桥面延伸的方向。
初始时，行走轮组a和行走轮组b中的卡爪12抓住桥梁栏杆的竖杆28，且电动伸缩杆Ⅰ15上的压板16与竖杆28抵紧，从而将桥梁栏杆的竖杆28抓紧，将车体1固定在桥梁栏杆上。工控机3控制电动伸缩杆Ⅱ带动电机Ⅲ19、安装板20和数据采集装置2向下移动，再控制电机Ⅲ19带动安装板20转动，检测过程中调节数据采集装置2的角度，以便更好地、更全面地采集桥梁检测数据，并将采集到的数据储存至工控机3。
随后，工控机3控制行走轮组a中的电动伸缩杆Ⅰ15带动压板16回退，压板16不再抵紧竖杆28，工控机3再控制行走轮组a中的电机Ⅰ4带动丝杆7转动，此时由于行走轮组b抓紧桥梁栏杆的竖杆28，因此，行走轮组a中的螺母8带动连板6、电机Ⅱ5移动，行走轮组a中的卡爪12离开竖杆28，跟随卡爪座10沿桥梁的长度方向移动至下一处竖杆28。然后，工控机3控制行走轮组a中的电机Ⅱ5转动，使得行走轮组a中的卡爪座10转动，从而使得该卡爪座10中的某个卡爪12抓住竖杆28，该卡爪12上的压力传感器将卡爪12抓住竖杆28的信号传递给工控机3，工控机3控制行走轮组a中的电机Ⅱ5停止工作，并控制行走轮组a中的电动伸缩杆Ⅰ15带动压板16移动，使得该压板16与竖杆28抵紧，使得行走轮组a中的压板16、卡爪12和卡爪12上的锁定板13重新抓紧竖杆28，即行走轮组a重新抓紧新的竖杆28。
然后，工控机3按照上述方式控制行走轮组b松开竖杆28移动至下一处竖杆28并抓紧该竖杆28，具体地，工控机3行走轮组b中的电动伸缩杆Ⅰ15带动压板16回退，压板16不再抵紧竖杆28，工控机3再控制行走轮组b中的电机Ⅰ4带动丝杆7正向转动，此时由于行走轮组a抓紧桥梁栏杆的竖杆28，因此，行走轮组b中的螺母8带动连板6、电机Ⅱ5移动，行走轮组b中的卡爪12离开竖杆28，跟随卡爪座10沿桥梁的长度方向移动至下一处竖杆28。然后，工控机3控制行走轮组b中的电机Ⅱ5转动，使得行走轮组b中的卡爪座10转动，从而使得该卡爪座10中的某个卡爪12抓住竖杆28，该卡爪12上的压力传感器将卡爪12抓住竖杆28的信号传递给工控机3，工控机3控制行走轮组b中的电机Ⅱ5停止工作，并控制行走轮组b中的电动伸缩杆Ⅰ15带动压板16移动，使得该压板16与竖杆28抵紧，使得行走轮组b中的压板16、卡爪12和卡爪12上的锁定板13重新抓紧竖杆28，即行走轮组b重新抓紧新的竖杆28。
此时，行走轮组a和行走轮组b均抓紧竖杆28，则工控机3控制行走轮组b中的电机Ⅰ4反向转动，行走轮组b中的丝杆7反向转动，而行走轮组b中的螺母8固定不动，则拉动车体1移动，从而实现车体1沿桥梁长度方向的平顺移动，以便数据采集装置2沿桥梁长度方向移动，从而实现对桥梁的侧面和底面的检测。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图3和图4所示，车体1固定连接有横板21，横板21的下方设有若干支撑杆22，每根支撑杆22包括内杆222与外杆221，内杆222竖向滑动连接于外杆221的内部，外杆221的内部设有竖向设置的减振弹簧23，减振弹簧23的顶端与外杆221内部的顶壁相抵，减振弹簧23的底端与内杆222的顶端相抵。外杆221的顶端与横板21的底面固定连接，内杆222的底端安装有滚轮24。
本实施例中，车体1下方设置的支撑杆22能够支撑车体1的重量，分担卡爪12承担的车体1的重量，从而使得车体1的移动更为稳定，并且，由于支撑杆22包括内杆222和外杆221，且设计了减震弹簧23，在桥面(桥梁栏杆外)不平整时，减轻车体1的震动。
实施例三
本实施例与实施例二的区别之处在于：如图5所示，自行走式桥梁检测小车还包括遥控器25、局域网控制站26、监控中心27，遥控器25现场操作控制检测小车，局域网控制站26是基于局域网无线路由器实现现场工作和电源远程充电控制，远程监控中心27通过基于如GPRS、4G网络操作平台向检测小车传递操作指令并反馈工作状态信息实现远程无线移动控制、并将工控机3中的数据传输到监控中心27实现远程数据传输。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (10)

1.自行走式桥梁检测小车，包括车体和数据采集装置，所述车体上固定安装有工控机，其特征在于：车体的侧壁安装有两个行走轮组，每个行走轮组包括电机Ⅰ、电机Ⅱ、连板、滚珠丝杠副和卡爪座，其中一个行走轮组中的电机Ⅰ为正反转电机，所述电机Ⅰ固定安装于车体的侧壁，电机Ⅰ的输出端与滚珠丝杠副的丝杆固定连接，滚珠丝杠副的螺母与连板固定连接，连板远离螺母的一端与所述电机Ⅱ固定连接，电机Ⅱ的输出端与所述卡爪座的底面固定连接，卡爪座的周向侧壁设有若干连杆，连杆远离卡爪座的一端设有用于抓住桥梁栏杆的竖杆的卡爪，卡爪的内侧壁固定安装有压力传感器，连杆固定连接有支杆，支杆上设有电动伸缩杆Ⅰ，电动伸缩杆Ⅰ沿长度方向上的延长线穿过卡爪的圆心，电动伸缩杆Ⅰ的伸缩端固定连接有压板；所述车体固定连接有水平板，水平板的底面固定连接有安装杆，所述数据采集装置固定安装于安装杆的底端，数据采集装置将采集到的数据储存至所述工控机，工控机还控制行走轮组移动。
2.根据权利要求1所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述安装杆为电动伸缩杆Ⅱ，电动伸缩杆Ⅱ由所述工控机控制。
3.根据权利要求2所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述安装杆的底端固定连接有由工控机控制的电机Ⅲ，电机Ⅲ的输出端固定连接有安装板，所述数据采集装置固定安装于安装板上。
4.根据权利要求1或3所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述卡爪和压板的内侧壁固定连接有橡胶层，橡胶层覆盖所述压力传感器。
5.根据权利要求4所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述橡胶层上一体成型有若干橡胶凸起。
6.根据权利要求1所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述卡爪与连杆一体成型。
7.根据权利要求1或6所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述连杆的数量为三根，且三根连杆均匀分布于卡爪座的周向侧壁。
8.根据权利要求1所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述卡爪呈半圆弧形，卡爪远离连杆的一端一体成型有锁定板。
9.根据权利要求8所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述车体下方设有若干支撑杆，每根支撑杆包括内杆与外杆，内杆竖向滑动连接于外杆的内部，外杆的内部设有竖向设置的减振弹簧，减振弹簧的顶端与外杆内部的顶壁相抵，减振弹簧的底端与内杆的顶端相抵；外杆的顶端与车体的底面固定连接，内杆的底端安装有滚轮。
10.根据权利要求1所述的自行走式桥梁检测小车，其特征在于：所述压板呈弧形。
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